一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，涉及一種光纖光柵解調(diào)儀，屬于光纖光柵波長解調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型主要由嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、液晶顯示屏、電源模塊、電池組成。嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板包括ARM微處理器、信號采集電路、RS232串行通信電路。光學(xué)模塊電路板包括可調(diào)諧F-P濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具模塊、光耦合器、鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路。嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板通過鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路控制F-P濾波器，采集光譜原始信號并進(jìn)行波長解調(diào)，將解調(diào)結(jié)果傳輸?shù)絃CD液晶屏上顯示。本實(shí)用新型體積小，成本低，外部接口少，操作簡單，便于攜帶，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道多傳感器同步解調(diào)，能夠更方便、節(jié)能的獲取光纖光柵傳感器的波長測量值。
【專利說明】一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光纖光柵解調(diào)儀，屬于光纖光柵波長解調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]基于光纖光柵的分布式光纖應(yīng)力和溫度傳感系統(tǒng)具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，在電力能源，石油化工，航空航天以及其它需要進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度和應(yīng)力監(jiān)測的領(lǐng)都有非常廣泛的應(yīng)用。采用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測量與監(jiān)控，具有測量范圍寬，高精度和高分辨率的特點(diǎn)，在強(qiáng)電磁干擾或者易燃易爆的嚴(yán)酷環(huán)境下更具優(yōu)勢。
[0003]我國目前在光纖傳感器的產(chǎn)業(yè)化和大規(guī)模推廣應(yīng)用方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，相關(guān)技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化已成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)增長熱點(diǎn)。傳統(tǒng)光纖光柵的解調(diào)采用光譜儀，單色儀以及波長計(jì)，但這些解調(diào)系統(tǒng)存在造價(jià)高，體積大等缺點(diǎn)，為此，相繼提出了許多結(jié)構(gòu)簡單，更為使用的解調(diào)方法。主要有干涉解調(diào)技術(shù)，線性邊緣濾波技術(shù)，匹配濾波解調(diào)技術(shù)，可調(diào)諧濾波器解調(diào)技術(shù)等。其中干涉解調(diào)技術(shù)測量精度高，但測量范圍受限于干涉儀的自由光譜范圍。線性邊緣濾波技術(shù)測試范圍與分辨率成反比，匹配濾波技術(shù)方法簡單實(shí)用但調(diào)諧范圍較小。基于可調(diào)諧F-P濾波器的解調(diào)方法具有高靈敏度，光能利用率高，操作簡單，調(diào)諧范圍寬和系統(tǒng)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。適合于工程應(yīng)用的波長位移檢測技術(shù)。故目前市場出售的光纖光柵解調(diào)儀主要基于可調(diào)諧F-P技術(shù)。
[0004]但基于可調(diào)諧F-P濾波器的光纖光柵解調(diào)儀仍存在以下不足:
[0005]體積、重量較大，便攜性較差；
[0006]現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)儀大多精度較低，通道數(shù)少，可接光纖光柵傳感器數(shù)量少，無法實(shí)現(xiàn)多通道多傳感器同步解調(diào)；
[0007]菜單操作頻繁，人機(jī)交互性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有光纖光柵解調(diào)儀的技術(shù)缺陷，公開了一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，本實(shí)用新型體積、重量相對現(xiàn)有光纖光柵解調(diào)儀小，便攜性好，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道多傳感器同步解調(diào)，人機(jī)交互性好，能夠更方便、節(jié)能的獲取光纖光柵傳感器的波長測量值。
[0009]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0010]一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀主要由嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、IXD顯示屏、電源模塊、電池組成。嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板包括ARM微處理器及其外圍電路、模擬信號采集電路、RS232串行通信電路、液晶顯示接口電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出接口、電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路、電池充電電路；帶有電源接口、三路模擬信號采集接口、RS232串行通信接口、液晶屏接口、觸摸屏接口和驅(qū)動(dòng)信號接口。
[0011]光學(xué)模塊電路板包括可調(diào)諧F-P濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具模塊、光耦合器、鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路、放大電路、濾波電路；帶有驅(qū)動(dòng)信號輸入接口、電源輸入接口、標(biāo)準(zhǔn)具及光纖光柵傳感器信號輸出接口、兩路光纖光柵傳感器接口、傳感器接口采用兩路光纖光柵傳感器FC/APC接□。
[0012]所述嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、LCD顯示屏、電源模塊、電池均位于機(jī)殼內(nèi)部。所述電池為嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、IXD顯示屏提供電源。
[0013]ARM微處理器通過RS232串行通信接口可與上位機(jī)通信，將解調(diào)出的中心波長傳輸給上位機(jī)進(jìn)行存儲和進(jìn)一步處理；光纖光柵傳感器通過光耦合器與可調(diào)諧F-P濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具模塊相連，標(biāo)準(zhǔn)具與光探測器組相連，光探測器組將光譜信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。IXD顯示屏固定于機(jī)殼內(nèi)部面板右側(cè)，內(nèi)面板左側(cè)由上至下一次裝有兩個(gè)FC/APC光纖光柵傳感器接口，12V電源接口，開關(guān)，RS232串行通信接口。信號采集電路中包括保護(hù)電路，防止因輸入信號線接反而導(dǎo)致ARM微處理器燒壞。
[0014]嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過脈沖驅(qū)動(dòng)信號接口與光學(xué)模塊電路板連接，并輸出幅值為3.3V，寬度為IOOms的脈沖控制信號啟動(dòng)鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路再控制可調(diào)諧F-P濾波器對光源光譜信號掃頻，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值可改變鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路的幅值。
[0015]光探測器組將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電壓形式的電學(xué)信號，經(jīng)過濾波，信號放大與整形處理，通過信號輸出接口傳輸給ARM微處理器，光波長信息通過電壓峰值反映出來。
[0016]嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過三路模擬信號采集接口同步地從光學(xué)模塊電路板采集標(biāo)準(zhǔn)具信號和和兩路光纖光柵傳感器信號。
[0017]ARM微處理器及其外圍電路通過脈沖驅(qū)動(dòng)電路控制鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路使可調(diào)諧F-P濾波器開始工作，通過三路模擬信號采集接口獲取標(biāo)準(zhǔn)具信號和和兩路光纖光柵傳感器信號，通過尋峰和擬合算法后解調(diào)出光纖光柵傳感器中心波長和光功率信息，通過LCD顯示屏顯示中心波長和光功率信息，通過觸摸屏按鍵可查看光纖光柵傳感器中心波長和光功率信息，采集的標(biāo)準(zhǔn)具和和兩路光纖光柵傳感器原始信號信息，或者一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)傳感器波長變化的信息，通過串行通信電路向上位機(jī)傳輸中心波長信息。
[0018]電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路的輸入為電池或適配器，電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路的輸出為ARM微處理器及微處理器的外圍電路，串行通信接口電路，模擬信號采集保護(hù)電路，IXD顯示屏，ASE光源，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路。
[0019]所述的便攜式光纖光柵解調(diào)儀采用12V供電，且配有適配器和電池兩種供電方式，光學(xué)模塊電路板米用12V供電,且光學(xué)模塊電路板上的電源電路可產(chǎn)生5V電源輸出為嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板和LCD顯示屏供電，嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的電源電路可產(chǎn)生
3.3V為ARM微處理器供電，電池供電電壓為12.6V。
[0020]所述的便攜式光纖光柵解調(diào)儀電源供電和電池充電共用一個(gè)接口，電池電量不足時(shí)，接入電源適配器，可同時(shí)為解調(diào)儀供電，并為電池充電，不影響解調(diào)儀正常工作。
[0021]便攜式光纖光柵解調(diào)儀的圖形用戶界面為:
[0022]用戶操作界面通過IXD液晶屏顯示，液晶屏上設(shè)有三個(gè)操作按鍵，用戶通過觸摸屏操作光纖光柵解調(diào)儀，操作按鍵位于IXD液晶屏左側(cè)，由上至下依次為“主界面”顯示按鍵，“原始信號”顯示按鍵，“波長曲線”顯示按鍵，用戶通過觸摸屏上的這三個(gè)按鍵可操作光纖光柵解調(diào)儀，“主界面”按鍵可顯示第一個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面分為左右兩欄，左側(cè)為通道一數(shù)據(jù)顯示欄，右側(cè)為通道二數(shù)據(jù)顯示欄，每個(gè)通道顯示欄又分為波長顯示和光功率顯示兩個(gè)子顯示欄，顯示欄上可顯示多支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，根據(jù)用戶接入光纖光柵傳感器的數(shù)量，每個(gè)通道最多可現(xiàn)實(shí)八支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，可實(shí)現(xiàn)不同類型光纖光柵傳感器的多點(diǎn)測量。
[0023]“原始信號”按鍵可顯示第二個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面由上至下分別顯示三條采集到的原始信號電壓曲線，第一條曲線為標(biāo)準(zhǔn)具原始信號電壓曲線，第二條曲線為通道一接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線，第三條曲線為通道二接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線。
[0024]“波長曲線”按鍵可顯示一定連續(xù)時(shí)間內(nèi)用戶接入光纖光柵傳感器的波長變化曲線，橫軸為時(shí)間，縱軸為波長。
[0025]便攜式光纖光柵解調(diào)儀的工作過程為:
[0026]打開解調(diào)儀開關(guān)，IXD液晶屏?xí)@示主界面畫面，從左至右依次是三個(gè)控制按鍵，通道二顯示欄，通道二顯示欄。
[0027]ARM微處理器向鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖開啟信號，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路控制可調(diào)諧F-P濾波器對光源光譜信號掃頻，光信號經(jīng)過光探測器組轉(zhuǎn)換為電壓形式的電學(xué)信號，同時(shí)ARM微處理器通過三路模擬信號采集電路對標(biāo)準(zhǔn)具信號，兩路光纖光柵傳感器信號進(jìn)行同步采集。
[0028]ARM微處理器將采集到的標(biāo)準(zhǔn)具信號，兩路光纖光柵傳感器信號進(jìn)行濾波，尋峰，擬合解調(diào)出中心波長和并計(jì)算光功率。
[0029]ARM微處理器將解調(diào)出的中心波長和光功率傳輸給IXD液晶屏顯示，用戶可通過液晶屏上的“主界面”，“原始信號”，“波長曲線”三個(gè)控制按鍵選擇需要顯示的數(shù)據(jù)或圖像曲線。
[0030]有益效果
[0031]1、本實(shí)用新型的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，將各個(gè)電學(xué)模塊和光學(xué)模塊集成到三塊電路板上，大大縮小了解調(diào)儀的體積。
[0032]2、本實(shí)用新型的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，成本低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，人機(jī)交互性好。
[0033]3、本實(shí)用新型的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，可通過觸摸屏按鍵顯示不同的圖形用戶界面，供用戶查看多種數(shù)據(jù)。
[0034]4、本實(shí)用新型的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，功耗低，適合在工程現(xiàn)場長時(shí)間工作。
[0035]5、本實(shí)用新型的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，可同時(shí)接入多支不同類型的光纖光柵傳感器同時(shí)解調(diào)，提高了工作效率，減小了工作量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為便攜式光纖光柵解調(diào)儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為用戶操作界面示意圖。
[0038]其中:1_兩路光纖光柵傳感器FC/APC接口、2-電源接口、3_開關(guān)、4RS232串行通信接口、5-1XD顯示屏、6- “主界面”功能按鍵、7- “原始信號”功能按鍵、8- “波長曲線”功能按鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0040]實(shí)施例
[0041]一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要由嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、IXD顯示屏、電源模塊、電池組成。嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板包括ARM微處理器及其外圍電路、模擬信號采集電路、RS232串行通信電路、液晶顯示接口電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出接口、電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路、電池充電電路；帶有電源接口、三路模擬信號采集接口、RS232接口、液晶屏接口、觸摸屏接口和驅(qū)動(dòng)信號接口。
[0042]光學(xué)模塊電路板包括可調(diào)諧F-P濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具模塊、光耦合器、鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路、放大電路、濾波電路；帶有驅(qū)動(dòng)信號輸入接口、電源輸入接口、標(biāo)準(zhǔn)具及光纖光柵傳感器信號輸出接口、兩路光纖光柵傳感器接口、傳感器接口采用兩路光纖光柵傳感器FC/APC接□。
[0043]所述嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、IXD顯示屏、電源模塊、電池均位于機(jī)殼內(nèi)部。所述電池為嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、IXD顯示屏提供電源。
[0044]ARM微處理器通過RS232串行通信接口可與上位機(jī)通信，將解調(diào)出的中心波長傳輸給上位機(jī)進(jìn)行存儲和進(jìn)一步處理；光纖光柵傳感器通過光耦合器與可調(diào)諧F-P濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具模塊相連，標(biāo)準(zhǔn)具與光探測器組相連，光探測器組將光譜信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。IXD顯示屏固定于機(jī)殼內(nèi)部面板右側(cè)，內(nèi)面板左側(cè)由上至下一次裝有兩個(gè)FC/APC光纖光柵傳感器接口(1)，12V電源接口(2)，開關(guān)(3)，RS232串行通信接口(4)。信號采集電路中包括保護(hù)電路，防止因輸入信號線接反而導(dǎo)致ARM微處理器燒壞。
[0045]嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過脈沖驅(qū)動(dòng)信號接口與光學(xué)模塊電路板連接，并輸出幅值為3.3V，寬度為IOOms的脈沖控制信號啟動(dòng)鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路再控制可調(diào)諧F-P濾波器對光源光譜信號掃頻，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值可改變鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路的幅值。
[0046]光探測器組將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電壓形式的電學(xué)信號，經(jīng)過濾波，信號放大與整形處理，通過信號輸出接口傳輸給ARM微處理器，光波長信息通過電壓峰值反映出來。
[0047]嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過三路模擬信號采集接口同步地從光學(xué)模塊電路板采集標(biāo)準(zhǔn)具信號和和兩路光纖光柵傳感器信號。
[0048]ARM微處理器及其外圍電路通過脈沖驅(qū)動(dòng)電路控制鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路使可調(diào)諧F-P濾波器開始工作，通過三路模擬信號采集接口獲取標(biāo)準(zhǔn)具信號和和兩路光纖光柵傳感器信號，通過尋峰和擬合算法后解調(diào)出光纖光柵傳感器中心波長和光功率信息，通過LCD顯示屏顯示中心波長和光功率信息，通過觸摸屏按鍵可查看光纖光柵傳感器中心波長和光功率信息，采集的標(biāo)準(zhǔn)具和和兩路光纖光柵傳感器原始信號信息，或者一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)傳感器波長變化的信息，通過串行通信電路向上位機(jī)傳輸中心波長信息。
[0049]電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路的輸入為電池或適配器，電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路的輸出為ARM微處理器及微處理器的外圍電路，串行通信接口電路，模擬信號采集保護(hù)電路，IXD顯示屏，ASE光源，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路。
[0050]所述的便攜式光纖光柵解調(diào)儀采用12V供電，且配有適配器和電池兩種供電方式，光學(xué)模塊電路板米用12V供電,且光學(xué)模塊電路板上的電源電路可產(chǎn)生5V電源輸出為嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板和LCD顯示屏供電，嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的電源電路可產(chǎn)生
3.3V為ARM微處理器供電，電池供電電壓為12.6V。
[0051]所述的便攜式光纖光柵解調(diào)儀電源供電和電池充電共用一個(gè)接口，電池電量不足時(shí)，接入電源適配器，可同時(shí)為解調(diào)儀供電，并為電池充電，不影響解調(diào)儀正常工作。
[0052]上述ARM處理器型號為STM32F407VGT6 ；
[0053]上述RS232串口通信電路的主芯片為MAX3232EUE+ ；
[0054]如圖2所示，所述的柵解調(diào)儀的圖形用戶界面為:用戶操作界面通過LCD液晶屏顯示，液晶屏上設(shè)有“主界面”功能按鍵6、“原始信號”功能按鍵7、“波長曲線”功能按鍵8三個(gè)操作按鍵，用戶通過觸摸屏操作光纖光柵解調(diào)儀，操作按鍵位于LCD液晶屏左側(cè)，由上至下依次為“主界面”功能按鍵6、“原始信號”功能按鍵7、“波長曲線”功能按鍵8，用戶通過觸摸屏上的這三個(gè)按鍵可操作光纖光柵解調(diào)儀，“主界面”功能按鍵6可顯示第一個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面分為左右兩欄，左側(cè)為通道一數(shù)據(jù)顯示欄，右側(cè)為通道二數(shù)據(jù)顯示欄，每個(gè)通道顯示欄又分為波長顯示和光功率顯示兩個(gè)子顯示欄，顯示欄上可顯示多支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，根據(jù)用戶接入光纖光柵傳感器的數(shù)量，每個(gè)通道最多可現(xiàn)實(shí)八支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，可實(shí)現(xiàn)不同類型光纖光柵傳感器的多點(diǎn)測量。
[0055]“原始信號”功能按鍵7可顯示第二個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面由上至下分別顯示三條采集到的原始信號電壓曲線，第一條曲線為標(biāo)準(zhǔn)具原始信號電壓曲線，第二條曲線為通道一接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線，第三條曲線為通道二接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線。
[0056]“波長曲線”功能按鍵8可顯示一定連續(xù)時(shí)間內(nèi)用戶接入光纖光柵傳感器的波長變化曲線，橫軸為時(shí)間，縱軸為波長。
[0057]便攜式光纖光柵解調(diào)儀的工作過程為:
[0058]打開解調(diào)儀開關(guān)，IXD液晶屏?xí)@示主界面畫面，從左至右依次是“主界面”功能按鍵6、“原始信號”功能按鍵7、“波長曲線”功能按鍵8三個(gè)控制按鍵，通道一顯示欄，通道
二顯示欄。
[0059]ARM微處理器向鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖開啟信號，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路控制可調(diào)諧F-P濾波器對光源光譜信號掃頻，光信號經(jīng)過光探測器組轉(zhuǎn)換為電壓形式的電學(xué)信號，同時(shí)ARM微處理器通過三路模擬信號采集電路對標(biāo)準(zhǔn)具信號，兩路光纖光柵傳感器信號進(jìn)行同步采集。
[0060]ARM微處理器將采集到的標(biāo)準(zhǔn)具信號，兩路光纖光柵傳感器信號進(jìn)行濾波，尋峰，擬合解調(diào)出中心波長和并計(jì)算光功率。
[0061]ARM微處理器將解調(diào)出的中心波長和光功率傳輸給IXD液晶屏顯示，用戶可通過液晶屏上的“主界面”功能按鍵6、“原始信號”功能按鍵7、“波長曲線”功能按鍵8三個(gè)控制按鍵選擇需要顯示的數(shù)據(jù)或圖像曲線。
[0062]以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，本實(shí)用新型不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。凡是不脫離本實(shí)用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，其特征在于: 主要由嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、LCD顯示屏(5)、電源模塊、電池組成；嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板包括ARM微處理器及其外圍電路、模擬信號采集電路、RS232串行通信電路、液晶顯示接口電路、驅(qū)動(dòng)信號輸出接口、電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路、電池充電電路；嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板帶有電源接口(2)、三路模擬信號采集接口、RS232串行通信接口(4)、液晶屏接口、觸摸屏接口、脈沖驅(qū)動(dòng)信號接口 ； 光學(xué)模塊電路板包括可調(diào)諧F-P濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具模塊、光耦合器、鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路、放大電路、濾波電路，帶有驅(qū)動(dòng)信號輸入接口、電源輸入接口、標(biāo)準(zhǔn)具及光纖光柵傳感器信號輸出接口、兩路光纖光柵傳感器接口、傳感器接口采用兩路光纖光柵傳感器FC/APC接口(I); 上述嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、LCD顯示屏(5)、電源模塊、電池均位于機(jī)殼內(nèi)部； 上述電池為嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板、光學(xué)模塊電路板、ASE寬帶光源、IXD顯示屏(5)提供電源； 便攜式光纖光柵解調(diào)儀電源供電和電池充電共用一個(gè)接口，電池電量不足時(shí)，接入電源適配器，可同時(shí)為解調(diào)儀供電，并為電池充電，不影響解調(diào)儀正常工作； 光纖光柵傳感器通過光耦合 器與可調(diào)諧F-P濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具模塊相連，標(biāo)準(zhǔn)具與光探測器組相連，光探測器組將光譜信號轉(zhuǎn)換為電壓信號； ARM微處理器通過RS232串行通信接口(4)可與上位機(jī)通信，將解調(diào)出的中心波長傳輸給上位機(jī)進(jìn)行存儲和進(jìn)一步處理； IXD顯示屏(5)固定于機(jī)殼內(nèi)部面板右側(cè)，內(nèi)面板左側(cè)由上至下一次裝有兩個(gè)FC/APC光纖光柵傳感器接口(I)、電源接口(2)、開關(guān)(3)、RS232串行通信接口(4)； 信號采集電路中包括保護(hù)電路，防止因輸入信號線接反而導(dǎo)致ARM微處理器燒壞；嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過脈沖驅(qū)動(dòng)信號接口與光學(xué)模塊電路板連接，并輸出脈沖控制信號啟動(dòng)鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路再控制可調(diào)諧F-P濾波器對光源光譜信號掃頻，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值可改變鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路的幅值； 光探測器組將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電壓形式的電學(xué)信號，經(jīng)過濾波，信號放大與整形處理，通過信號輸出接口傳輸給ARM微處理器，光波長信息通過電壓峰值反映出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，其特征在于:嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過三路模擬信號采集接口同步地從光學(xué)模塊電路板采集標(biāo)準(zhǔn)具信號和和兩路光纖光柵傳感器信號； ARM微處理器及其外圍電路通過脈沖驅(qū)動(dòng)電路控制鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路使可調(diào)諧F-P濾波器開始工作，通過三路模擬信號采集接口獲取標(biāo)準(zhǔn)具信號和和兩路光纖光柵傳感器信號，通過尋峰和擬合算法后解調(diào)出光纖光柵傳感器中心波長和光功率信息，通過LCD顯示屏(5)顯示中心波長和光功率信息，通過觸摸屏按鍵可查看光纖光柵傳感器中心波長和光功率信息，采集的標(biāo)準(zhǔn)具和兩路光纖光柵傳感器原始信號信息，或者一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)傳感器波長變化的信息，通過串行通信電路向上位機(jī)傳輸中心波長信息； 電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路的輸入為電池或適配器，電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路的輸出為ARM微處理器及微處理器的外圍電路，串行通信接口電路，模擬信號采集保護(hù)電路，LCD顯示屏(5)，ASE光源，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀,其特征在于:所述的光纖光柵解調(diào)儀采用12V供電，且配有適配器和電池兩種供電方式，光學(xué)模塊電路板采用12V供電，且光學(xué)模塊電路板上的電源電路可產(chǎn)生5V電源輸出為嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板和LCD顯示屏(5)供電，嵌入式系統(tǒng)解調(diào)電路板上的電源電路可產(chǎn)生3.3V為ARM微處理器供電，電池供電電壓為12.6V。
4.根據(jù)權(quán)利要求3述的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，其特征在于:所述的系統(tǒng)解調(diào)電路板上的ARM微處理器通過脈沖驅(qū)動(dòng)信號接口與光學(xué)模塊電路板連接，并輸出幅值為3.3V，寬度為IOOms的脈沖控制信號啟動(dòng)鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路，鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路再控制可調(diào)諧F-P濾波器對光源光譜信號掃頻，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值可改變鋸齒波驅(qū)動(dòng)電路的幅值。
5.據(jù)權(quán)利要求4述的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，其特征在于: 用戶操作界面通過LCD液晶屏顯示，液晶屏上設(shè)有“主界面”功能按鍵(6)、“原始信號”功能按鍵(7)、“波長曲線”功能按鍵(8)三個(gè)操作按鍵，用戶通過觸摸屏操作光纖光柵解調(diào)儀，操作按鍵位于LCD液晶屏左側(cè)，由上至下依次為“主界面”功能按鍵(6)、“原始信號”功能按鍵(7)、“波長曲線”功能按鍵(8)，用戶通過觸摸屏上的這三個(gè)按鍵可操作光纖光柵解調(diào)儀，“主界面”功能按鍵(6)可顯示第一個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面分為左右兩欄，左側(cè)為通道一數(shù)據(jù)顯示欄，右側(cè)為通道二數(shù)據(jù)顯示欄，每個(gè)通道顯示欄又分為波長顯示和光功率顯示兩個(gè)子顯示欄，顯示欄上可顯示多支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，根據(jù)用戶接入光纖光柵傳感器的數(shù)量，每個(gè)通道最多可現(xiàn)實(shí)八支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，可實(shí)現(xiàn)不同類型光纖光柵傳感器的多點(diǎn)測量；` “原始信號”功能按鍵(7)可顯示第二個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面由上至下分別顯示三條采集到的原始信號電壓曲線，第一條曲線為標(biāo)準(zhǔn)具原始信號電壓曲線，第二條曲線為通道一接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線，第三條曲線為通道二接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線； “波長曲線”功能按鍵(8)可顯示一定連續(xù)時(shí)間內(nèi)用戶接入光纖光柵傳感器的波長變化曲線，橫軸為時(shí)間，縱軸為波長。
6.據(jù)權(quán)利要求1或2述的一種便攜式光纖光柵解調(diào)儀，其特征在于: 用戶操作界面通過LCD液晶屏顯示，液晶屏上設(shè)有“主界面”功能按鍵(6)、“原始信號”功能按鍵(7)、“波長曲線”功能按鍵(8)三個(gè)操作按鍵，用戶通過觸摸屏操作光纖光柵解調(diào)儀，操作按鍵位于LCD液晶屏左側(cè)，由上至下依次為“主界面”功能按鍵(6)、“原始信號”功能按鍵(7)、“波長曲線”功能按鍵(8)，用戶通過觸摸屏上的這三個(gè)按鍵可操作光纖光柵解調(diào)儀，“主界面”功能按鍵(6)可顯示第一個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面分為左右兩欄，左側(cè)為通道一數(shù)據(jù)顯示欄，右側(cè)為通道二數(shù)據(jù)顯示欄，每個(gè)通道顯示欄又分為波長顯示和光功率顯示兩個(gè)子顯示欄，顯示欄上可顯示多支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，根據(jù)用戶接入光纖光柵傳感器的數(shù)量，每個(gè)通道最多可現(xiàn)實(shí)八支光纖光柵傳感器的波長和功率信息，可實(shí)現(xiàn)不同類型光纖光柵傳感器的多點(diǎn)測量； “原始信號”功能按鍵(7)可顯示第二個(gè)用戶界面，其顯示內(nèi)容為，界面由上至下分別顯示三條采集到的原始信號電壓曲線，第一條曲線為標(biāo)準(zhǔn)具原始信號電壓曲線，第二條曲線為通道一接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線，第三條曲線為通道二接入光纖光柵傳感器的原始信號電壓曲線； “波長曲線”功能按鍵(8)可顯示一定連續(xù)時(shí)間內(nèi)用戶接入光纖光柵傳感器的波長變化曲線，橫軸為時(shí)間，縱軸為波`長。
【文檔編號】G01D5/26GK203385434SQ201320481120
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】高巖, 王濤, 張勇, 王石磊, 袁磊, 巴力, 孫慶 申請人:北京鐵科工程檢測中心, 北京理工大學(xué)